螺旋起重机

1螺旋起重器设计计算说明书学院：机械工程学院专业班级：学生姓名：成绩：2008年月日齐齐哈尔大学2目录一、任务书┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈（3）二、前言┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈（4）三、计算及说明┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈（5）3.1螺旋起重器的总体功能和结构分析┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈（5）3.2各零件的受力分析和计算┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈（6）3.2.1主要零件受力分析┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈（7）3.2.2螺旋计算┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈(7)3.2.3螺母计算┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈(9)3.2.4螺杆的稳定性计算┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈(11)3.2.5检验螺杆头部及托杯尺寸┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈(11)3.2.6手柄及手柄套计算┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈（12）3.2.7键┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈（13）3.2.8底座┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈(13)3.3螺旋起重器的效率┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈(14)3.4螺旋起重器的装配图如图┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈(14)。3任务书设计如图所示螺旋起重器。起重量maxh＝20000N，最大升程maxQ150mm。螺旋起重器示意图要求：(1)设计计算各部分尺寸，写出设计说明书；（2）绘制螺旋起重器装配图（A3）。4前言螺旋起重器是一种简单的器重装置，用手推动手柄即可升起重物。它一般由底座、螺杆、螺母、托杯、手柄、扳手等零件所组成。千斤顶是用刚性顶举件作为工作装置，通过顶部托座或底部托爪在小行程内顶升重物的轻小起重设备。螺旋千斤顶机械原理，以往复扳动手柄，拔爪即推动棘轮间隙回转，小伞齿轮带动大伞齿轮、使举重螺杆旋转，从而使升降套筒获得起升或下降，而达到起重拉力的功能。体积小方便携带，力量大，省人力由于起重量小，操作费力，一般只用于机械维修工作，厂矿、交通运输等部门作为车辆修理及其它起重、支撑等工作。其结构轻巧坚固、灵活可靠，一人即可携带和操作。其缺点是起重高度有限，起升速度慢。设计内容计算及说明结果5最大起重量为20KN,最大升距为150mm的螺旋起重器[题目]：已知：设计简单的千斤顶的螺杆和螺母的主要尺寸。起重量为20KN，起重高度为150mm，材料自选。作业要求：计算个部分的尺寸，画出装备图。解：一、螺旋起重器的总体功能和结构分析1.螺旋起重器是用人力推动手柄举重物上升的简单机械，要求它：（1）能满足把20KN的物体举起150mm的要求，并能平稳下降具有足够的寿命；（2）在上升或下降中，可以停在任一中间位置而不自行落下（既能够自锁）；（3）用一人操作，人手推力不可过大以免操作者过分疲劳。因系间歇工作，故操纵力为150～200N;（4）螺旋起重器的支撑面与被举起重物之间不能有相对滑动，起重器与地面应有足够的接触面积，如地面太松软，则可垫木板；（5）在保证上述要求的同时，还应保证工作可靠，操作安全，加工方便和经济等。2、为了实现上述功能采用下列结构：（1）用螺旋作为起重零件，螺母固定。利用螺旋传动的KNQ30maxmmH160max6同时上下移动，举起及降落重物。（2）考虑到要求螺旋自锁，又为使其结构简单，故采用滑动螺旋，并选用梯形螺纹，以便于加工及具有较高的强度。（3）为了使螺旋顶部与重物之间没有相对在螺旋顶部设置一个托杯。2.对各零件的主要要求：螺旋-----参数要符合国家标准，强度足够，自锁，稳定性好，耐磨，摩擦力小。螺母-----强度足够，耐磨，防止转动。手柄-----长度合理，强度足够，操作方便，棘轮结构工作可靠，棘轮能向正、反两个方向转动。底座-----稳定，与地面有足够大的接触面积，外型美观。此外，每个零件都应加工、装配方便，经济等二、各零件的受力分析和计算1．主要零件受力分析图a和图b分别表示螺旋和螺母的受力情况。螺旋除受压力F外，还受转矩，既螺母的摩擦力矩T1。7at图b图由图可知，工作时，螺旋上的螺纹部分受转矩T1和压力F，螺母所受转矩和力与之相同。2.螺旋计算（1）选择材料和许用应力。螺杆材料选45号钢，查5—8得s=300Mpa.Mpa1003300][螺母材料选青铜，查5—8得b[]=40-60Mpa.取50Mpa[]=30-40Mpa取35Mpa千斤顶螺旋系手动低速查表5—12得[]=18-25Mpa（2）耐磨性计算螺纹中径螺杆材料为45号钢螺母材料选用青铜选用梯形螺8由公式5—43取=1.7d0.8PF=0.8207.11024=19.4mm由GB/T5796.3-198可选d=mm32,p=mm6,d1=mm25d2=mm29的梯形螺纹。螺母高度H=d2=1.7×29=mm3.49取mmH51则螺纹圈数u=HP=5168.22圈10取u=9（3）自锁性计算由于单头螺纹导程s=p=mm6螺纹升角=arctan2ds=296arctan3.77由表5—12查得钢对青铜f=0.08～0.10取0.09可得=2cosarctanf=15cos09.0arctan=5.23满足自锁条件。（4）螺杆的强度计算螺纹摩擦力矩纹d=mm32p=mm6d1=mm25d2=mm29H=mm519)77.332.5tan(1022921)tan(2142uFdc=6.96104NmmscdTdF1392.03423223.螺母计算（1）螺母螺纹的强度计算；因螺母材料强度低于螺杆故只算螺纹强度即可。根据螺旋的螺纹直径查得螺母大径p=32+1=33mm小径D1=d-6=24mm中径D2=d2=29mma=13H=13×51=17mm螺纹类型为梯形可得b=0.65p=0.65×6=mm9.3；L=22pp=22933=mm210剪切强度][85.599.3311024MpaDbuF弯曲强度][02.2799.331210266242bMpauDbFL（2）螺母体拉扭强度计算222343.2~2.1dD许用抗拉应力41.5Mpa螺母体外径mmdFD52.4966.1~53.1223取mm50mmDD70~65504.1~3.14.1~3.134取4D=mm70（3）螺母凸缘强度计算挤压强度计算Mpabp85~75507.1~5.17.1~5.1pPMpaDDF][62.105070410242242324剪切强度校核=35Mpa][49.7175010243aDF弯曲强度校核50bMpa手柄材料A3滚动轴承830511MpaaDDDFb82.8175050701025.16141242334（4）螺母尺寸为470Dmm350Dmma=17mmmmD33124Dmm229Dmm(参见图c)4、螺杆的稳定性计算千斤顶螺杆上部安装手柄处的高mmdh64~54320.2~8.10.2~8.11取mmh641螺杆的最大工作长度L为最大起重高家1h故L=64360=mm424按一端固定一端自由律得2NnldEnlEInF351370424264251006.26424522412220.4~4.252.5ssFSCRcc满足稳定性条件5检验螺杆头部及托杯尺寸：手柄直径mmd21手柄工作长度mmlp500键材料：45号钢A251012托杯底部和螺杆断面之间比压：222/9.174mmNDFSFp许用值：2[]15~20/pNmm润滑油不会被挤出。6、手柄及手柄套失效形式：弯曲材料;A3螺纹摩擦力矩mmNT.1037.741选用滚动轴承8305其内径mmd250，取002.0由公式（1）mmNT.750103225002.042因T2约为T1的百分之一，故T2可忽略不计则转矩mmNTTT.1037.7421(1)手柄的计算计算时近似取手柄所受最大弯矩M=T取许用弯矩应力Mpasb12022402手柄直径mmMdb11.791201037.73232343则取80mm设操纵力作用点至螺旋中心距离为LP操纵力150N则mmTlp4911501037.71504底座材料为85~5612150GBHT外径为mm180内径为mm10013取mmlp500(2)手柄套计算mmds25mmds35'弯曲应力MpaMpadddTbsssb12060.283525135321037.7132444''校核结果：安全7、键（参见装配图）失效形式：键被挤压坏，轴或棘轮、轮毂被挤压坏材料：45号钢根据轴径mm32，由GB1096-79选用键2510mmh8mmb10mml25许用挤压应力Mpap125ppMpadhlT88.8130102581037.7444'校核结果：安全8、底座选择材料为HT150（GB5612～85）按结构设计底座与地面接触面内径5100Dmm外径6180Dmm接触地面挤压应力ppMpaDDF][14.110018041024224252614木材许用挤压强度Mpap4~2三、螺旋起重器的效率004490.3821037.761032TpQMax四、螺旋起重器的装配图如图：15参考文献[1]杨文珍,陆秋君,赵匀.圆盘式精密播种制钵机运动学优化设计.浙江大学学报（农业与生命科学版）31（3）：346～350,2005[2]赵学田.自动机械自学入门.北京：冶金工业出版社，1982[3]PattonW.J.MechanicalPowerTransmission.NewJersey:Prentice-Hall,1980[4]濮量贵，纪名刚.机械设计.7版.北京：高等教育出版社，2001[5]MechanicalDrive(ReferenceIssue).MachineDesign.52(14),1980[6]庞启淮.小功率电动机应用技术手册.北京：机械工业出版社，1996[7]王世刚，张秀亲，苗淑杰.机械设计实践.哈尔滨：哈尔滨工程大学出版社，2003[8]徐灏.机械设计手册.2版.北京：机械工业出版社，2001[9]陆玉,何在洲,佟延伟.机械设计课程设计.3版.北京：机械工业出版社，2000[12]刘鸿文.材料力学.3版.北京：机械工业出版社,1992[11]机械设计手册编委会.机械设计手册.新版.北京：机械工业出版社，2004[10]孙桓，陈作模主编.机械原理.6版.北京：高等教育出版社，200116小结